LTE230MHz無線專網(wǎng)系統(tǒng)應用

1、LTE230MHZ無線專網(wǎng)系統(tǒng)應用摘要：電力無線專網(wǎng)系統(tǒng)具備電力業(yè)務所需的廣覆蓋、大容量、高可靠、高速 率、實時性強、安全性強、頻譜適應性強、靈活易擴展等特性，可以廣泛的適用 于電力配用電業(yè)務數(shù)據(jù)的承載,為配電自動化、用電信息采集、配變監(jiān)測、分布式 電源、電動汽車充電樁、負荷控制、應急通信、智能臺區(qū)等各類業(yè)務提供完善的 無線通信解決方案。本文重點闡述了 LTE230MHZ無線專網(wǎng)系統(tǒng)在電力各類業(yè)務中 的應用。關鍵詞：230MHz；無線專網(wǎng)；配電自動化；用電信息采集；分布式電源；應 急通信智能電網(wǎng)的發(fā)展是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上的，電力通信 系統(tǒng)是統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設的基礎支撐平臺

2、，是統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)各種管理和 控制信息實時雙向交互的傳輸平臺。電力通信網(wǎng)在電力輸送段已經(jīng)具有專用的光 纖通信網(wǎng)絡作為主干網(wǎng)絡，但在配電段受限實際環(huán)境、光纖施工難度大、有線傳 輸局限性、新型電力業(yè)務對通信方式要求，配電側的通信發(fā)展還處于發(fā)展階段， 急需建立一種安全、可靠、穩(wěn)定、方便快捷的電力專網(wǎng)通信網(wǎng)絡，用以支撐日益 發(fā)展的智能電網(wǎng)業(yè)務。一、無線專網(wǎng)系統(tǒng)的組成LTE230電力無線寬帶通信系統(tǒng)是為滿足智能配用電網(wǎng)業(yè)務通信需求而定制開 發(fā)的無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)從智能配用電網(wǎng)的業(yè)務特點出發(fā)，基于電網(wǎng)現(xiàn)有的 230MHz離散頻點，采用先進的TD-LTE 4G技術以及特有的載波聚合技術研制。系 統(tǒng)可以廣

3、泛的適用于電力配用電業(yè)務數(shù)據(jù)的承載，為配電自動化、用電信息采集、 配變監(jiān)測、分布式電源、電動汽車充電樁、負荷控制、應急通信、智能臺區(qū)等各 類業(yè)務提供完善的無線通信解決方案。該系統(tǒng)的關鍵技術包括：1、載波聚合技術國家無委在1991年發(fā)文，對230MHz頻段的使用按照25KHZ作為一個頻點進 行了分配。文中，給電力、氣象、水利等8個部委分配了共計100多個頻點，這 些頻點是可在全國范圍內(nèi)使用的。另外，還有近百頻點，由地方無委進行分配使 用。其中分配給電力使用的專用授權頻點有40個，共計1MHz帶寬。230MHz頻段系統(tǒng)資源呈無規(guī)則、梳狀結構，頻點分布離散，傳統(tǒng)的模擬數(shù)傳電 臺僅能采用一個頻點進行數(shù)

4、據(jù)傳輸，帶寬受限導致系統(tǒng)性能難以滿足日益增長的 電力系統(tǒng)高速無線通信的需求。在230MHz頻譜規(guī)劃中，無線信道分配的帶寬通 常比較窄，而且相鄰信道之間還要保留一定的間隔。與大帶寬連續(xù)頻譜分配相比， 這種離散的窄帶頻譜很難進行高速率的數(shù)據(jù)傳輸。為此，LTE230系統(tǒng)采用載波聚 合技術來解決頻帶資源受限的問題。圖31 230MHz頻點分布圖載波聚合技術適合解決離散頻譜情況下的高速數(shù)據(jù)傳輸，可以將每個離散的信道看做一個成 員載波，將不連續(xù)分配的成員載波進行聚合，并統(tǒng)一分配給一個用戶使用，這樣可以產(chǎn)生大 于原來窄帶系統(tǒng)幾倍的傳輸帶寬，從而達到寬帶傳輸?shù)男Ч?、頻譜感知技術即使鄰道有強干擾源，LTE2

5、30系統(tǒng)也可利用頻譜感知技術測量發(fā)現(xiàn)該干擾，并借助載波 聚合技術對離散頻率資源的聚合能力，將其他未受強干擾的離散頻點進行動態(tài)、靈活的組合 利用，提升了 LTE230系統(tǒng)的抗干擾能力，從而實現(xiàn)了與數(shù)傳電臺的共存，保證了系統(tǒng)可靠穩(wěn) 定的運行。頻譜感知技術中，基站感知上行信道是否有干擾，終端感知下行信道是否有干擾。 當感知到有其他系統(tǒng)干擾的時候采取避讓策略，讓其他系統(tǒng)優(yōu)先傳輸。LTE230系統(tǒng)周期性進 行頻譜感知，當檢測到干擾消除后，則恢復工作。綜上所述，LTE230系統(tǒng)采用了頻譜感知技 術，能對強干擾進行發(fā)現(xiàn)和規(guī)避，保證了 LTE230系統(tǒng)與其他無線通信系統(tǒng)的共存使用。LTE230目前在國家電網(wǎng)、

6、南方電網(wǎng)、石油等行業(yè)中建設了多張無線專網(wǎng)。相關標準也在逐步 制定中。二、LTE230MHZ無線專網(wǎng)系統(tǒng)的應用1、配電自動化配電自動化系統(tǒng)以一次網(wǎng)架和設備為基礎，綜合利用計算機、信息及通信等技術，并通 過與相關應用系統(tǒng)的信息集成，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)測、控制和快速故障隔離。配電自動化系 統(tǒng)是實現(xiàn)配電網(wǎng)運行監(jiān)視和控制的自動化系統(tǒng)，具備配電SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）.饋線自動化、故障處理、分析應用及與相關應用系統(tǒng)互連等功能。配電自動化系統(tǒng)由配電自動化系統(tǒng)主站、配電自動化系統(tǒng)子站、信息交換總線、配電自動化 終端等組成。配電自動化系統(tǒng)主站（

7、即配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，簡稱配電主站），主要實現(xiàn)配 電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能和分析應用等擴展功能，為配網(wǎng)調(diào)度和配電生產(chǎn)服務。配電 自動化系統(tǒng)子站（簡稱配電子站），是配電主站與配電終端之間的中間層，實現(xiàn)所轄范圍內(nèi) 的信息匯集、處理、通信監(jiān)視等功能。信息交換總線（IEB, Information Exchange Bus），遵循 IEC 61968標準、基于消息機制的中間件平臺，支持安全跨區(qū)信息傳輸和服務。配電自動化終 端（簡稱配電終端）是安裝在配電網(wǎng)的各類遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，完成數(shù)據(jù)采集、控 制、通信等功能。配電自動化業(yè)務主要包括環(huán)網(wǎng)柜DTU （三遙）；配電自動化終端和主站的通信采用10

8、4或 101規(guī)約，采集6類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了電能召喚、時間同步、遙測、遙信和遙控等功能?；贚TE230無線通信系統(tǒng)的電力終端通信接入網(wǎng)采用一點對多點的星型結構、蜂窩式組網(wǎng)實 現(xiàn)區(qū)域性面狀覆蓋，非常便于集中分布、或者離散分布的配電終端通信接入。LTE230無線專 網(wǎng)通信由國網(wǎng)公司依據(jù)需求自行建設，采用私有協(xié)議規(guī)避電力數(shù)據(jù)被非法竊取風險，為了保 障無線信息的安全性，無線專網(wǎng)系統(tǒng)采用終端-基站-核心網(wǎng)”三層加密方式和雙向鑒權保障業(yè) 務信息和控制信息的安全性，同時采用復雜度較高的可信協(xié)議、接入層安全和非接入層層獨 立生成密鑰、IPsec隧道模式等方式對傳輸信息進行加密處理。2、用電信息采集用電信息采集系統(tǒng)

9、是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監(jiān)控的系統(tǒng)，實現(xiàn)用 電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關信息發(fā)布、分布 式能源監(jiān)控、智能用電設備的信息交互等功能。國內(nèi)用電信息采集發(fā)展于20世紀80年代末， 隨著計算機通信技術與自動化技術的不斷進步、電力營銷與管理要求的不斷提高，在2005 年公司啟動營銷現(xiàn)代化建設后，用電信息采集行業(yè)進入高速發(fā)展階段。2010年11月，國家 發(fā)改委、電監(jiān)會、能源局等六部委聯(lián)合印發(fā)電力需求側管理辦法，要求實現(xiàn)用電全覆蓋、 全采集、全費控”?！笆晃濉逼陂g，公司對用電信息采集系統(tǒng)的投資不足70億元，而在“十二 五”期間，公司對用電信息采集系統(tǒng)

10、的投資超過500億元。LTE230電力無線專網(wǎng)系統(tǒng)對用用電信息采集系統(tǒng)的不同業(yè)務終端提供不同的通信終端模塊， 通信模塊遵守國網(wǎng)標準的形態(tài)、接口和協(xié)議規(guī)范，可以內(nèi)嵌入電力業(yè)務終端使用支持費控功能的用電信息采集需支持電能數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)、需量數(shù)據(jù)、 購電、費控、負荷管理相關數(shù)據(jù)的上報。3、配變監(jiān)測配電設備/環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測面向配電狀態(tài)檢修業(yè)務，狀態(tài)監(jiān)測作為技術手段，主要包括站房 （環(huán)網(wǎng)柜、配電室等）測溫、帶電檢測等，以及少量的配電線路狀態(tài)監(jiān)測。4、分布式電源分布式電源是指在用戶所在場地或附近建設安裝，運行方式以用戶端自發(fā)自用為主，多 余電量上網(wǎng)，且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的發(fā)電設施

11、或有電力輸出的能量綜合梯級利用 多聯(lián)供設施。分布式電源類型包括太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風能、地熱能、海洋能、資 源綜合利用發(fā)電（含煤礦瓦斯發(fā)電）等。分布式電源監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)分布式電源運行監(jiān)視和控制的自動化系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)采集和處理、 有功功率調(diào)節(jié)、電壓無功功率控制、孤島檢測、調(diào)度與協(xié)調(diào)控制及與相關業(yè)務系統(tǒng)互聯(lián)等功 能，主要由分布式電源監(jiān)控主站、分布式電源監(jiān)控子站、分布式電源監(jiān)控終端和通信系統(tǒng)等 部分組成。據(jù)調(diào)研，目前各地市基本未采用分布式電源監(jiān)控子站的形式。分布式電源監(jiān)控終端直接與主 站通信。已經(jīng)部署配電自動化系統(tǒng)的地市公司，大多數(shù)通過對配電自動化系統(tǒng)改造，使分布 式電源監(jiān)控系統(tǒng)作為一個功能模

12、塊集成在配電自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)接入。也有 部分地市公司部署獨立的分布式電源監(jiān)控系統(tǒng)。對于分布式發(fā)電，其關鍵就是需要對處于電力系統(tǒng)管理邊緣的大量分布式能源進行控制和管 理，并防止其并網(wǎng)或脫網(wǎng)時對電力大網(wǎng)造成電壓波動。采用新型230MHz電力無線寬帶通信 系統(tǒng)的雙向無線高速通道，電網(wǎng)中央控制平臺能夠在很短時間內(nèi)通過與網(wǎng)關智能電表的數(shù)據(jù) 雙向交互，傳輸速度在毫秒級，實時控制分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)和操作。目前，35/10kV分布式電源主要采集電能質(zhì)量采集、測控、關口計量信息，電能質(zhì)量采集、 測控信息由一體化裝置統(tǒng)一采集，關口計量信息由用電信息采集系統(tǒng)采集終端采集并直接與 用電信息采集系統(tǒng)交互信

13、息。380/220V分布式電源目前主要采集關口計量信息，直接與用電 信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)信息交互。5、電動汽車充電樁電動汽車充電站（樁）是指為電動汽車動力提供電能的相關設施的總稱，一般包括各種 集中充電站、充電樁以及車聯(lián)網(wǎng)平臺等。集中充電站：含多個充電樁以及站內(nèi)視頻監(jiān)控，集中為電動汽車提供交流電源。充電樁：采用傳導方式為具有車載充電裝置的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置。車聯(lián)網(wǎng)平臺：為一級部署（服務器現(xiàn)階段部署在上海災備中心），接入充電設施的位置和狀態(tài) 信息，通過網(wǎng)站和移動客戶端，實現(xiàn)充電樁位置和狀態(tài)查詢、預約充電、地圖導航、控制充 電啟停、在線充值、支付、結算等智能便捷的充電服務。有線缺點是布

14、線復雜、擴展性差、施工成本高、靈活性差。無線方式有助于數(shù)據(jù)的安全性和 網(wǎng)絡的高可靠性，有利于設備的安全運行，所以無線通信以其獨有的優(yōu)勢已成為電力通信網(wǎng) 絡建設的主流選擇。作為適配通信終端，LTE230系統(tǒng)已經(jīng)具備網(wǎng)口、RS232串口、TTL接口、外置式、內(nèi)嵌式等 各類通信模塊，可以適應各種業(yè)務場景。同時也具備能力針對新業(yè)務的設備要求，提供更加 豐富類型的通信模塊，可以滿足充電樁的通信需求。通過無線通信技術對充電基礎設施的有效監(jiān)管，有助于充電設施的快速建設部署，對于電動 汽車的推廣、普及以及電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的引導作用，對于環(huán)境保護、能源結構 調(diào)整、以及社會經(jīng)濟發(fā)展等都具有重大意義。6、

15、應急通信應急通信主要是指遇到重要活動、自然災害或是重大事件時，造成通信中斷，快速臨時 架設的一條無線通信鏈路，用以數(shù)據(jù)和視頻的傳輸。電力視頻監(jiān)控主要用于電力施工現(xiàn)場、 輸電線路重點地段、應急指揮和事故處理現(xiàn)場、變電站等重要運營和操作場所、重大活動保 電現(xiàn)場等。通過寬帶無線通信網(wǎng)對作業(yè)現(xiàn)場的視頻/圖像的傳輸，實現(xiàn)對應急搶修、檢修的可視化監(jiān)控。 使非現(xiàn)場人員實時監(jiān)控搶修、檢修的現(xiàn)場情況，在必要時及時調(diào)整作業(yè)內(nèi)容，提高現(xiàn)場作業(yè) 的效率和,規(guī)范化、標準化配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理。7、智能臺區(qū)智能臺區(qū)建設是智能電網(wǎng)建設的重要部分，根據(jù)國家電網(wǎng)公司建設堅強智能電網(wǎng)總體部 署，2010年國家電網(wǎng)公司確立了農(nóng)網(wǎng)智能

16、化試點工程建設和配套關鍵技術研究”科技項目， 農(nóng)網(wǎng)智能配電臺區(qū)關鍵技術研究是其四個子課題之一，同時農(nóng)網(wǎng)智能配電臺區(qū)建設也被列入 國家電網(wǎng)公司堅強智能電網(wǎng)第二批試點工程項目。為了全面貫徹建設智能電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng) 一標準、試點先行、整體推進”的工作方針，提升農(nóng)網(wǎng)智能配電臺區(qū)工程建設規(guī)范化和標準化 水平，滿足農(nóng)網(wǎng)智能化發(fā)展需要和客戶對供電能力、供電質(zhì)量和供電服務的新要求，提供供 電能力和供電可靠性，提升運行管理水平和服務能力，智能臺區(qū)建設已是必然趨勢。 智能配電臺區(qū)有主站系統(tǒng)軟件、智能配電終端、智能配電箱、低壓漏電保護器組成?？赏瓿筛邏河嬃勘O(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、配變保護監(jiān)測、遠程費控、無功補償、用電信

17、息采集、 開關狀態(tài)監(jiān)測與控制、剩余電流動作保護器監(jiān)測、變損線損分析數(shù)據(jù)傳輸。三、結語LTE230電力無線寬帶通信系統(tǒng)是為滿足智能配用電網(wǎng)業(yè)務通信需求而定制開發(fā)的無線通 信系統(tǒng)。無線專網(wǎng)系統(tǒng)具備電力業(yè)務所需的廣覆蓋、大容量、高可靠、高速率、實時性強、 安全性強、頻譜適應性強、靈活易擴展等特性，可以廣泛的適用于電力配用電業(yè)務數(shù)據(jù)的承 載,為配電自動化、用電信息采集、配變監(jiān)測、分布式電源、電動汽車充電樁、負荷控制、應 急通信、智能臺區(qū)等各類業(yè)務提供完善的無線通信解決方案。參考文獻：1毛永泉.基于LTE_230MHz無線專網(wǎng)的用電信息采集技術研究J.供用電.2015(12):1-6.1崔迎賓.用電信息采集系統(tǒng)230MHz無線專網(wǎng)問題分析及對策J.電力信息與通信技術.2016,14(